LU79920A1 - Broyeur-concasseur a marteaux articules - Google Patents

Description

,., 1 L'invention concerne la fragmentation mécanique des corps solides.

Les théories classiques du mécanisme de la rupture sont à· ce jour dépassées et, en attendant une théorie générale satis-tj faisante, il est simplement possible d'affirmer que la rupture constitue non seulement un processus mécanique mais aussi un processus cinétique et de faire référence aux résultats plus ou moins empiriques accumulés jusqu'à, présent.

La fragmentation a de très nombreuses applications et s'ap-l0 plique à- des produits les plus divers. C'est selon le résultat à- obtenir (formes et dimensions des fragments) et la résistance à- la fragmentation du produit considéré (qui est la résultante de diverses propriétés mécaniques dudit produit : dureté, ténacité, compacité, résistance à. la compression, à- la flexion, au £5 choc, etc) que doit être choisi le mode d'action de l'appareil de fragmentation.

Les divers appareils actuellement connus peuvent être classés en fonction de leur mode d'action principal, à. savoir : 4 a) appareils opérant par écrasement (-compression lente ou 20 compression avec chocs) : concasseurs à- mâchoires, broyeurs giratoires, broyeurs à. masse tombante, broyeurs à- galets, concasseurs à- cylindres.

b) appareils opérant par cisaillement : déchiqueteurs c) appareils opérant par attrition ou par attrition et 25" cisaillement j broyeurs à· meules, à· disques, à- cuves vibrantes d) appareils opérant par percussion par projection : concas- t seurs à· percuteurs rigides et broyeurs à. chute libre.

e) appareils opérant par percussion par corps broyants : > broyeurs à. boulets et concasseurs à- percuteurs rotatifs arti-20 culés.

L'appareil selon l'inveaition est un concasseur à· percuteurs rotatifs articulés mais son mode d'action est tel qu'il y a à-la fois percussion par corps broyants, cisaillement, percussion par projection et percussion par chute libre.

25 Dans les concasseurs à. marteaux articulés traditionnels, les matières à- fragmenter sont introduites dans une chambre de * percussion limitée par des blindages, à- l'intérieur de laquelle tournent à- grande vitesse (vitesse périphérique 20 à- 60 m/aß des marteaux articulés à. la périphérie d'un rotor à. arbrfS / • 2 I 5 horizontal. La partie inférieure de la chambre de percussion est généralement constituée par une grille au travers de laquel- .. le s'évacuent les fragments suffisamment réduits. L'alimentation s'effectue le plus souvent par une goulotte placée tangentielle-5 ment à la trajectoire des marteaux.

Afin d'augmenter le rendement on construit également des concasseurs comportant deux rotors horizontaux tournant en sens opposés, les vitesses tangentielles aux points les plus proches des deux rotors étant dirigées vers le bas et les deux grilles 10 ’ qui enveloppent respectivement les parties inférieures des deux rotors venant se rencontrer dans le plan vertical de symétrie pour former un ensemble dont le profil a la forme générale d'un Ct?et dont la branche centrale coiffée par une barre d'acier arrive sensiblement au niveau des axes des rotors. La goulotte 15 ou trémie d'alimentation est alors placée dans le plan de symétrie, la structure de l'appareil est alors entièrement symétrique. Le rendement est amélioré par rapport à. celui de deux appareils distincts (toutes choses égales par ailleurs : diamètre des rotors, vitesses, structure et masse des marteaux, etc) 20 car il se produit en outre des projections d'un rotor à- l'autre (donc percussions sur des morceaux de matière ayant une force vive importante) et aussi des percussions entre morceaux de matière.

Cependant tous ces. appareils ne donnent pas toujours satis- 25 faction lorsqu'il s'agit de matières ayant une grande ténacité telles que des matières compressées, des pneus, etc. et présentent bien des inconvénients.

Si les marteaux articulés sont bien entendu remplaçables, ‘ cela n'en reste pas moins une opération longue qui ne peut être 3® exécutée qu’en cas de nécessité (usure) et non pas simplement pour passer d’un concassage primaire (pré-concassage) à· un concassage secondaire ( à- partir de produits concassés dont les éléments ont leur plus grande dimension limitée à· une certaine valeur).

_ 35 L'accroissement de la résistance des produits à. traiter tend à. provoquer l'engorgement de l'appareil et par conséquent , le ralentissement des rotors. Il est donc nécessaire de prévoir? une surpuissance du dispositif d'entrainement, d'où une cou-/ sommation d'énergie inutile en régime normal. /!// * · 3

Enfin et surtout lorsqu'il y a introduction d'un corps im-broyable d'assez grandes dimensions il se produit un blocage du ou des rotors. Certes ces appareils sont munis d'un dispositif de sécurité (généralement disques de friction pour 1'entraîne -5 ment du volant d'inertie) qui évite la rupture ou la déformation des organes, mais il faut alors ouvrir le capot de la chambre de concassage pour dégager le rotor en extrayant le bloc responsable de l'incident. Etant donné les dimensions et le poids d'un capot (le diamètre d'un rotor varie entre 1 m. et 2,5 m. et même , 10 plus) il s'agit d'une opération longue et par conséquent oné reuse .

De même en cas d'arrêt accidentel (coupure de courant) ou volontaire, le rotor ne peut être relancé en charge. Il est nécessaire d'ouvrir la chambre et de dégager au moins partielle lement la trajectoire des marteaux.

Le broyeur concasseur selon l'invention ne présente aucun des inconvénients sus-mentionnés. En outre, comme il a été dit, mettant' en oeuvre les divers modes de concassage à- l'exception de l'écrasement et de l'attrition, il a un rendement plus élevé. 20 II est remarquable en ce que les vitesses tangentielles des rotors à- leurs points en regard sont dirigées vers le haut et que la chambre de concassage est coupée dans sa hauteur en deux parties par une grille formée de barreaux parallèles situés_____ dans des plans perpendiculaires aux axes des rotors et dispo-25 sée au dessus desdits rotors de manière telle que l’extrémité de chacun des marteaux passe entre deux barreaux voisins sur une partie de sa trajectoire, tandis que des blindages, des plaques de choc ou des renforts sont disposés sur la paroi supérieure de la chambre de concassage, la goulotte débouchant latéralement 30 dans la partie de la chambre de concassage située au dessus de la grille sur l'une des faces de l'appareil perpendiculaires aux axes des rotors, dites faces frontales.

Ainsi les produits à. concasser arrivant par la goulotte d'alimentation tombent sur la grille et sont percutés par les » 35 marteaux qui viennent les heurter par dessous les projetant les uns contre les autres et contre le blindage de la paroi supérieure d'où ils retombent sur la grille en chute libre. On met bien ainsi en oeuvre tous les modes de percussion possible. En / outre lorsque l'extrémité de chaque marteau, après avoir achéwe ... k la partie de sa trajectoire située au dessus de la grille, commence à· s'engager entre deux barreaux, elle percute à. nouveau les fragments retombés en ce point et coopère avec les-dits barreaux pour exercer sur ces fragments un effort de 5 cisaillement.

Les morceaux de matière suffisamment fragmentés passent à· travers les barreaux de la grille et tombe sur le fond de 1' appareil ( ou sur la surface de chargement d'un dispositif de reprise continue ou non). Pendant cette chute à· partir de la 10 grille les fragments sont à- nouveau percutés et projetés les i uns contre les autres par les marteaux. Ainsi sous la grille s'effectue un concassage secondaire.

En cas d'introduction d'un corps imbroyable, il est clair que les marteaux venant le heurter seront contraints de s’ 15 effacer mais que ledit corps, restant sur la grille, ne pourra pas venir bloquer les rotors.

De préférence la grille est munie de bras latéraux traversant les parois latérales de l'appareil à· travers des fentes verticales et elle est supportée par un ensemble de vérins 20 hydrauliques qui permettent de l'amener de la position de travail sus-mentionnée à- une position haute dans laquelle elle est disposée au dessus des trajectoires des extré- ---------mit_és_des marteaux. Cette disposition permet de prévoir pour les vérins une commande automatique constituée par une électro-25 vanne asservie à- un relais ampéremétrique connecté aux moteurs d'entrainement des rotors de manière à- obtenir le relevage de la grille dès que la puissance absorbée par les rotors atteint une valeur maximale prédéterminée. Il est alors possible * de charger l'appareil en continu, sans crainte des surcharges ou 30 des blocages et, en outre, il est possible de lancer l'appareil même s'il est chargé.

Avantageusement une trappe dont la manoeuvre d'ouverture et de fermeture peut être commandée à- distance, par exemple grâce à- un vérin à. double effet, est prévue sur chacune des 35 parois latérales de l'appareil, le bord inférieur de l'ouverture étant situé sensiblement au niveau du bord latéral de la * grille lorsque cette dernière est en position haute, de ma nière à- permettre d'éjecter automatiquement par projection / en cours de travail et sans arrêter les rotors, les fragments ko retenus par la grille. Cette disposition permet d'évacuej/Jw , ' . 5 * les corps imbroyables sans intervenir manuellement. Il est egalement possible d’opérer une telle manoeuvre régulièrement apres un temps donné de concassage d’une charge déterminée pour évacuer les fragments les plus résistants et de réaliser ainsi 5 sur des morceaux hétérogènes une séparation entre des produits présentant des résistances au broyage différentes. Bien entendu les fragments ainsi éjectés peuvent être repris pour un concassage ultérieur.

Quel que soit le mode de réalisation adopté, l’appareil qui 10 · vient d'être défini présente un plan vertical de symétrie parallèle aux axes des rotors. Bien que cela sous - entend que l'on accepte une diminution du rendement, il doit être entendu que 1'invention s'étend à· un broyeur-concasseur comportant un seul rotor et dont la structure est identique à- celle de l'une 15 des moitiés de l'appareil sus-mentionné coupé par son plan de I symétrie.

L'invention sera mieux comprise à. la lecture de la description qui va suivre et à- l'examen du dessin dans lequel : la figure 1 est une élévation frontale d'un appareil selon 20 l'invention avec arrachement et coupe partielle, la figure 2 est une vue de côté, la paroi latérale étant supposée enlevée avec coupe partielle de la goulotte.

____Pour plus de clarté certains organes ou détails d'organes n' apparaissent pas sur l'une ou l'autre des figures .C ' est ainsi qu"à 25 la figure 2 les vérins de relevage de la grille et les plaques supports avec leurs marteaux ne sont pas représentés et que la grille est indiquée uniquement par les extrémités latérales des barreaux. De même à- la figure 1, l'un des rotors comporte seule-, ment une plaque support et l'autre une plaque support munie d'un 30 marteau à. l'une seulement de ses extrémités.

Sur le dessin un broyeur concasseur reposant sur une base 10 de poutrelles métalliques comporte une chambre de concassage 11 à- l'intérieur de laquelle tournent en sens opposés deux rotors 12a et 12b dont les arbres 13a et 13b sont parallèles et 35 situés dans un même plan horizontal 1¾. Ils sont entraînés en rotation sensiblement à. la même vitesse par des poulies respectives (15 pour le rotor 12a) actionnées par courroies par des moteurs électriques non représentés. Au voisinage du plan vertical de symétrie l6 parallèle aux axes des rotors les vitesses / kO tangentielles des rotors sont dirigées vers le haut. Bien///' !Î ' · J 6 entendu à chaque rotor est associé un volant d'inertie (non représenté).

La chambre de concassage est alimentée par une goulotte 17 débouchant latéralement sur l'une,18, des faces de ladite 5 chambre perpendiculaires aux arbres des rotors et appelées faces frontales.

La chambre 11 est coupée dans sa hauteur en deux parties par une grille 19 formée de barreaux parallèles situés respec-. tivement dans des plans perpendiculaires aux axes des rotors - 10 Dans l'exemple représenté, il y a neuf barreaux, c'est-à-dire huit barreaux 20 répartis symétriquement de part et d'autre d' un barreau central 21.

Chaque rotor 12a, 12b est constitué par huit plaques supports telles que 22a, 22b perpendiculaires à· l'arbre 13a, 13b du ro-15 tor correspondant et clavetées sur cet arbre, comme représenté en 23a, 23b pour la plaque 22b sur l'arbre 13b. Ces plaques sont décalées angulairement de 90° de l'une à- l'autre tout le long de l'arbre considéré· A chaque extrémité de chacune des plaques supports est articulé librement autour d'un axe 3^ un 20 marteau 25 ( comme représenté à· l'une des extrémités de la plaque 22b).

_La grille 19 enveloppe pour chaque rotor la trajectoire des extrémités des plaques supports sensiblement depuis l'intersec-j tion des plans ik et l6 jusqu'au point le plus haut de cette 25 trajectoire puis se dirige ensuite en remontant vers la paroi latérale de la chambre de concassage. L'écartement des barreaux de la grille 19, le positionnement des plaques supports sur 1' arbre du rotor et l'épaisseur des marteaux 25 sont tels que chaque marteau peut passer entre deux barreaux voisins. Ainsi 30 à. chaque tour du rotor, chaque marteau s'engage entre deux barreaux et sa tête émerge au dessus de la grille sur le quart environ de sa trajectoire, comme représenté à· la figure 1 pour le marteau 25.

Le mode d'action des marteaux sur les produits à. concasser • 35 a été clairement expliqué ci-avant et l'on ajoutera seulement que la face de percussion de la tête est avantageusement équipée d'une pointe rapportée 26 en acier traité qui peut être remplacée indépendamment du marteau. La forme de cette pointa^ peut varier en fonction de la nature et de la ténacité des\/mat-40 tières à. traiter. /Ιγ ‘ * - 7 t

Comme il a été dit, les morceaux de matière à- concasser sont frappés par les marteaux par le dessous et projetés vers le haut. C'est donc surtout la paroi supérieure 27 de la chambre de concassage qui doit être renforcée pour constituer de façon 5 connue un blindage ou être garnie de plaques de choc.

Sur chacune des faces latérales (parallèles aux axes des rotors) de la chambre de concassage est ménagée une trappe 28a, 28b à· charnière horizontale 29a, 29b et s'ouvrant vers l'extérieur. Des goussets 37 fixés sur la grille 19 forment une rampe 10* inclinée s'étendant jusqu'au niveau du bord inférieur de la trappe. La manoeuvre d'ouverture et de fermeture de ces trappes peut être commandée à. distance de façon connue, par exemple I par des vérins à· double effet non représentés. Lorsque ces trap pes sont ouvertes , les fragments retenus par la grille et 15 projetés par les marteaux sont éjectés à· l'extérieur de la chambre de concassage. On peut ainsi, sans arrêter les rotors, soit éliminer les fragments définitivement imbroyables, soit opérer une sélection entre des produits de résistances différentes.

Le barreau central 21 de la grille 19 se prolonge de chaque 20 côté en un bras horizontal 3°a, 30b qui traverse la paroi latérale correspondante à· travers une fente 31a, 31b verticale ménagée dans ladite paroi sensiblement jusqu'au niveau de la trappe 28a,28b. Dans le plan vertical l6 de symétrie, la grille est munie de deux pieds tels, que celui 32 vu à. la figure 1, 25 engagés de façon coulissante dans des guides 33·

La grille 19 repose par ses bras 30a, 3®b et ses pieds 32 sur quatre vérins hydrauliques à- savoir deux latéraux 3^a, 3^b et deux centraux tels que 35, alimentés en parallèle par * un groupe hydraulique 36. Le groupe 3& comporte un régulateur 30 ampéremétrique comprenant une électrovanne commandée par un relais ampéremétrique relié aux moteurs d'entrainement des rotors de manière à- provoquer le relevage de la grille dès que la puissance absorbée atteint une valeur prédéterminée. Bien entendu la manoeuvre des vérins peut également etre commandée 35 manuellement. Le retour du fluide s'effectue à· travers un clapet taré de façon à· obtenir une descente lente de la grille. La grille peut donc occuper une position basse telle que représentée à· la figure 1 ou une position haute dans laquelle / elle est au-dessus des trajectoires des têtes des narteaux^iy , . 8

Ainsi comme il a été dit, non seulement la grille retient les blocs ou morceaux imbroyables qui ne peuvent donc pas venir bloquer les rotors, mais encore lorsque la proportion de morceaux très résistants augmente au point d'exiger un effort trop 5 important des rotors, la grille se soulève permettant aux rotors de reprendre leur pleine vitesse et par conséquent aux marteaux leur pleine puissancetavant de redescendre lentement pour soumettre à nouveau les morceaux de matière aux percussions et ainsi de suite. L'appareil peut donc être chargé en * 10 continu. En outre l'appareil peut être lancé en charge après avoir commandé manuellement le relevage de la grille.

Un tel appareil peut être utilisé comme broyeur (pneus, matières compressées, etc) ou comme concasseur (fonte, acier, etc) .

15 Un appareil ne comportant qu'un seul rotor et présentant une structure identique à- celle de la moitié du broyeur concasseur qui vient d'être décrit coupé par son plan vertical l6 de symétrie, ne sortirait pas du cadre de la présente / invention. A/

Claims (5)

1. 9 * *
2. 1. Broyeur-concasseur à· percuteurs rotatifs articulés comportant une chambre de concassage alimentée par une goulotte et limitée au moins partiellement par des blindages ou plaques de choc, à. l’intérieur de laquelle tourne en sens opposés deux 5 rotors parallèles dont les arbres sont situés dans un même plan horizontal et qui portent à- leur périphérie des marteaux librement articulés, caractérisé en ce que les vitesses tangentiel-les des rotors à· leurs points en regard sont dirigées vers le » haut et que la chambre de concassage est coupée dans sa hauteur ’ 10 en deux parties par une grille formée de barreaux parallèles situés dans des plans perpendiculaires aux axes des rotors et disposée au dessus desdits rotors de manière telle que l'extré-! mité de chacun des marteaux passe entre deux barreaux voisins l sur une partie de sa trajectoire, tandis que des blindages, des 15 plaques de choc ou des renforts sont disposés sur la paroi supérieure de la chambre de concassage, la goulotte débouchant latéralement dans la partie de la chambre de concassage située I au dessus de la grille sur l'une des faces de l'appareil perpen diculaire aux axes des rotors,dites faces frontales. 20 2 - Broyeur-concasseur selon la revendication 1, caractéri- ! sé en ce que de part et d'autre du plan vertical de symétrie — - s ' êÎëndafi^“~ëntreTL'ës''rotors'7""chaque"harreaü“de' la grille suit une courbe sensiblement parallèle à- la périphérie du rotor correspondant depuis le niveau de l'axe dudit rotor jusqu'au point 25 le plus haut de ladite périphérie et se prolonge en montant à partir de ce point jusqu'à· la paroi latérale correspondante de 1'appareil.
3. 5. Broyeur-concasseur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la grille est munie de bras latéraux tra-30 versant les parois latérales de l'appareil à· travers des fentes verticales et qu'elle est supportée par un ensemble de vérins hydrauliques, lesquels permettent de l'amener de la posi tion de travail susmentionnée à. une position haute dans laquelle elle est disposée au dessus des trajectoires des extrémités 35 des marteaux. h - Broyeur-concasseur selon la revendication 3, caractéri-sé en ce que le circuit hydraulique d'alimentation des vérins de relevage de la grille comporte, outre une commande manuedle, une commange automatique constituée par une électrovanne JA . ' . 10 asservie à un relais ampéremétrique connecté aux moteurs d'entrainement des rotors de manière à- obtenir le relevage de la grille dès que la puissance absorbée par les rotors atteint une valeur maximale prédéterminée, et que le retour du fluide 5 s'effectue de façon connue à· travers un clapet taré.
4. 5. Broyeur-concasseur selon l'une quelconque des revendications 1 à- 4, caractérisé en ce qu'une trappe dont la manoeuvre d'ouverture et de fermeture peut être commandée à- distance, par exemple grâce à- un vérin à. double effet, est prévue sur chacune 10 * des parois latérales de l'appareil, le bord inférieur de l'ouverture étant situé sensiblement au niveau du bord latéral de la grille lorsque cette dernière est en position haute, de manière a· permettre d'éjecter automatiquement par projection en cours de travail et sans arrêter les rotors, les fragments re-15 tenus par la grille.
5. 6. Broyeur-concasseur à percuteurs rotatifs articulés com portant une chambre de concassage alimentée par une goulotte et limitée au moins partiellement par des blindages ou plaques de choc, à· l'intérieur de laquelle tourne un rotor à· arbre 20 horizontal et qui porte a- sa périphérie des marteaux librement articulés, c aractéris é en ce qu'il présente une structure identique à· celle de la moitié d'un broyeur concasseur selon l'une des revendications 1 à. 5, coupé par son plan vertical de symétrie perpendiculaire aux faces frontales. Dessins : .—2— planches .......1.2_____pages dont —1— page de garde ___8._______pages de description _2__- pages de revendications 1 ... abrégé descriptif Luxembourg, le 4 juin978 Le mapd^laire j ^—"Charles München